
?第二節(jié) 兩條直線的位置關系
核心素養(yǎng)立意下的命題導向
1.結合斜率公式,判斷兩條直線平行或垂直,凸顯邏輯推理的核心素養(yǎng).
2.結合解方程組求兩條相交直線的交點坐標,凸顯數(shù)學運算的核心素養(yǎng).
3.結合距離問題,考查距離公式的應用,凸顯數(shù)學運算、直觀想象的核心素養(yǎng).
[理清主干知識]
1.兩條直線平行與垂直的判定
(1)兩條直線平行:
①對于兩條不重合的直線l1,l2,若其斜率分別為k1,k2,則有l(wèi)1∥l2?k1=k2.
②當直線l1,l2不重合且斜率都不存在時,l1∥l2.
(2)兩條直線垂直:
①如果兩條直線l1,l2的斜率存在,設為k1,k2,則有l(wèi)1⊥l2?k1·k2=-1.
②當其中一條直線的斜率不存在,而另一條直線的斜率為0時,l1⊥l2.
2.兩條直線的交點的求法
直線l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,則l1與l2的交點坐標就是方程組的解.
3.三種距離公式
類型
條件
距離公式
兩點間
的距離
點P1(x1,y1),P2(x2,y2)之間的距離
|P1P2|=
點到直線
的距離
點P0(x0,y0)到直線l:Ax+By+C=0的距離
d=
兩平行直線
間的距離
兩條平行線Ax+By+C1=0與Ax+By+C2=0間的距離
d=
[澄清盲點誤點]
一、關鍵點練明
1.(由平行關系求直線方程)過點(1,0)且與直線x-2y-2=0平行的直線方程是( )
A.x-2y-1=0 B.x-2y+1=0
C.2x+y-2=0 D.x+2y-1=0
解析:選A 設直線方程為x-2y+c=0,又經(jīng)過點(1,0),故c=-1,所求直線方程為x-2y-1=0.
2.(點到直線的距離)已知點(a,2)(a>0)到直線l:x-y+3=0的距離為1,則a等于( )
A. B.2-
C.-1 D.+1
解析:選C 由題意知=1,∴|a+1|=,又a>0,∴a=-1.
3.(點關于線對稱)點(a,b)關于直線x+y+1=0的對稱點是( )
A.(-a-1,-b-1) B.(-b-1,-a-1)
C.(-a,-b) D.(-b,-a)
解析:選B 設對稱點為(x′,y′),則
解得x′=-b-1,y′=-a-1.
4.(兩直線的交點)過兩直線l1:x-3y+4=0和l2:2x+y+5=0的交點和原點的直線方程為__________________.
解析:過兩直線交點的直線系方程為x-3y+4+λ(2x+y+5)=0,代入原點坐標,求得λ=-,故所求直線方程為x-3y+4-(2x+y+5)=0,即3x+19y=0.
答案:3x+19y=0
二、易錯點練清
1.(忽視兩平行直線系數(shù)不一致)平行線3x+4y-9=0和6x+8y+2=0的距離是( )
A. B.2 C. D.
解析:選B 依題意得,所求的距離等于=2.
2.(忽視兩直線重合)若直線l1:x+y-1=0與直線l2:x+a2y+a=0平行,則實數(shù)a=________.
解析:因為直線l1的斜率k1=-1,l1∥l2,所以a2=1,且a≠-1,所以a=1.
答案:1
3.(忽視平行關系的直線斜率不存在) 已知直線(m+1)x+(2m-1)y=3與(3m-1)x-(2m2-11m+5)y=5平行,則實數(shù)m的值為________.
解析:當m≠時,由直線平行可知=≠,解得m=-2或m=3,當m=時,兩條直線都垂直于x軸也符合.故m=或m=-2,或m=3.
答案:,-2,3
考點一 兩直線的平行與垂直
[典題例析]
(1)(多選)直線l1:x+my-1=0,l2:(m-2)x+3y+1=0,則下列說法正確的是( )
A.若l1∥l2,則m=-1或m=3
B.若l1∥l2,則m=-1
C.若l1⊥l2,則m=-
D.若l1⊥l2,則m=
(2)已知直線l1:mx+y-1=0與直線l2:(m-2)x+my-2=0,則“m=1”是“l(fā)1⊥l2”的( )
A.充分不必要條件 B.充要條件
C.必要不充分條件 D.既不充分也不必要條件
(3)已知經(jīng)過點A(-2,0)和點B(1,3a)的直線l1與經(jīng)過點P(0,-1)和點Q(a,-2a)的直線l2互相垂直,則實數(shù)a的值為________.
[解析] (1)∵l1∥l2,∴
解得m=-1或m=3,經(jīng)檢驗符合題意,∴A正確.
∵l1⊥l2,∴(m-2)×1+3m=0,
解得m=,∴D正確.
(2)由l1⊥l2,得m(m-2)+m=0,解得m=0或m=1,所以“m=1”是“l(fā)1⊥l2”的充分不必要條件,故選A.
(3)l1的斜率k1==a.
當a≠0時,l2的斜率k2==.
因為l1⊥l2,所以k1k2=-1,即a·=-1,解得a=1.
當a=0時,P(0,-1),Q(0,0),這時直線l2為y軸,A(-2,0),B(1,0),直線l1為x軸,顯然l1⊥l2.
綜上可知,實數(shù)a的值為1或0.
[答案] (1)AD (2)A (3)1或0
[方法技巧] 由一般式方程確定兩直線位置關系的方法
直線方程
l1:A1x+B1y+C1=0(A+B≠0),
l2:A2x+B2y+C2=0(A+B≠0)
l1與l2垂直
的充要條件
A1A2+B1B2=0
l1與l2平行
的充分條件
=≠(A2B2C2≠0)
l1與l2相交
的充分條件
≠(A2B2≠0)
l1與l2重合
的充分條件
==(A2B2C2≠0)
[提醒] 當直線方程中存在字母參數(shù)時,不僅要考慮到斜率存在的一般情況,也要考慮到斜率不存在的特殊情況.同時還要注意x,y的系數(shù)不能同時為零這一隱含條件.
[針對訓練]
1.(2021·長沙明德中學模擬)“直線l1:2x+(m+1)y+4=0與直線l2:mx+3y-2=0平行”是“m=2”的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
解析:選B 若l1∥l2,則
即解得m=-3或2.
因此“直線l1:2x+(m+1)y+4=0與直線l2:mx+3y-2=0平行”是“m=2”的必要不充分條件.
2.已知直線l1:mx+y+4=0和直線l2:(m+2)x-ny+1=0(m>0,n>0)互相垂直,則的取值范圍為________.
解析:因為l1⊥l2,所以m(m+2)+1×(-n)=0,得n=m2+2m,因為m>0,所以==,則0<<,故的取值范圍為.
答案:
3.若直線l1:x+2my-1=0與l2:(3m-1)x-my-1=0平行,則實數(shù)m的值為________.
解析:因為直線l1:x+2my-1=0與l2:(3m-1)x-my-1=0平行,則斜率相等或者斜率不存在,-=或者m=0,所以m=或0.
答案:0或
考點二 兩直線的交點與距離問題
[典例] (1)經(jīng)過兩條直線l1:x+y-4=0和l2:x-y+2=0的交點,且與直線2x-y-1=0垂直的直線方程為________________.
(2)直線l過點P(-1,2)且到點A(2,3)和點B(-4,5)的距離相等,則直線l的方程為________________.
[解析] (1)由得∴l(xiāng)1與l2的交點坐標為(1,3).設與直線2x-y-1=0垂直的直線方程為x+2y+c=0,則1+2×3+c=0,∴c=-7.∴所求直線方程為x+2y-7=0.
(2)法一:當直線l的斜率存在時,
設直線l的方程為y-2=k(x+1),即kx-y+k+2=0.
由題意知=,
即|3k-1|=|-3k-3|,∴k=-,
∴直線l的方程為y-2=-(x+1),即x+3y-5=0.
當直線l的斜率不存在時,直線l的方程為x=-1,也符合題意.
法二:當AB∥l時,有k=kAB=-,
直線l的方程為y-2=-(x+1),即x+3y-5=0.
當l過AB中點時,AB的中點為(-1,4),
∴直線l的方程為x=-1.
故所求直線l的方程為x+3y-5=0或x=-1.
[答案] (1)x+2y-7=0 (2)x+3y-5=0或x=-1
[方法技巧]
1.求過兩直線交點的直線方程的方法
求過兩直線交點的直線方程,先解方程組求出兩直線的交點坐標,再結合其他條件寫出直線方程.
2.利用距離公式解題的注意點
(1)點P(x0,y0)到直線x=a的距離d=|x0-a|,到直線y=b的距離d=|y0-b|;
(2)應用兩平行線間的距離公式要把兩直線方程中x,y的系數(shù)分別化為相等.
[針對訓練]
1.(2020·全國卷Ⅲ)點(0,-1)到直線y=k(x+1)距離的最大值為( )
A.1 B.
C. D.2
解析:選B 法一:由點到直線的距離公式知點(0,-1)到直線y=k(x+1)的距離d===.當k=0時,d=1;當k≠0時,d==,要使d最大,需k>0且k+最小,∴當k=1時,dmax=,故選B.
法二:設點A(0,-1),直線l:y=k(x+1),由l過定點B(-1,0),知當AB⊥l時,距離最大,最大值為.
2.(2021·煙臺調研)若直線l與兩直線y=1,x-y-7=0分別交于M,N兩點,且MN的中點是P(1,-1),則直線l的斜率是( )
A.- B.
C.- D.
解析:選A 由題意,設直線l的方程為y=k(x-1)-1,
分別與y=1,x-y-7=0聯(lián)立,解得M,N,又因為MN的中點是P(1,-1),由中點坐標公式得解得k=-.
3.已知l1,l2是分別經(jīng)過A(1,1),B(0,-1)兩點的兩條平行直線,當l1,l2間的距離最大時,直線l1的方程是__________.
解析:當直線AB與l1,l2垂直時,l1,l2間的距離最大.因為A(1,1),B(0,-1),所以kAB==2,所以兩平行直線的斜率k=-,所以直線l1的方程是y-1=-(x-1),即x+2y-3=0.
答案:x+2y-3=0
考點三 兩直線的對稱問題
考法(一) 點關于點的對稱
[例1] 過點P(0,1)作直線l使它被直線l1:2x+y-8=0和l2:x-3y+10=0截得的線段被點P平分,則直線l的方程為____________________.
[解析] 設直線l1與直線l的交點為A(a,8-2a),
則由題意知,點A關于點P的對稱點B(-a,2a-6)在l2上,把B點坐標代入直線l2的方程得-a-3(2a-6)+10=0,
解得a=4,即點A(4,0)在直線l上,
所以由兩點式得直線l的方程為x+4y-4=0.
[答案] x+4y-4=0
[方法技巧]
若點M(x1,y1)和點N(x,y)關于點P(a,b)對稱,則由中點坐標公式得進而求解.
考法(二) 點關于線的對稱
[例2] 已知入射光線經(jīng)過點M(-3,4),被直線l:x-y+3=0反射,反射光線經(jīng)過點N(2,6),則反射光線所在直線的方程為________________.
[解析] 設點M(-3,4)關于直線l:x-y+3=0的對稱點為M′(a,b),則反射光線所在直線過點M′,
所以
解得即M′(1,0).
又反射光線經(jīng)過點N(2,6),
所以所求直線的方程為=,
即6x-y-6=0.
[答案] 6x-y-6=0
[方法技巧]
1.若點A(a,b)與點B(m,n)關于直線Ax+By+C=0(A≠0,B≠0)對稱,則直線Ax+By+C=0垂直平分線段AB,即有
2.幾個常用結論
(1)點(x,y)關于x軸的對稱點為(x,-y),關于y軸的對稱點為(-x,y).
(2)點(x,y)關于直線y=x的對稱點為(y,x),關于直線y=-x的對稱點為(-y,-x).
(3)點(x,y)關于直線x=a的對稱點為(2a-x,y),關于直線y=b的對稱點為(x,2b-y).
考法(三) 線關于線對稱
[例3] 直線l1:2x+y-4=0關于直線l:x-y+2=0對稱的直線l2的方程為________.
[解析] 法一:解方程組得直線l1與直線l的交點A.
在直線l1上取一點B(2,0),
設點B關于直線l的對稱點為C(x,y),
則解得即C(-2,4).
又直線l2過A和C(-2,4)兩點,
故由兩點式得直線l2的方程為=,
即x+2y-6=0.
法二:設M(x0,y0)是直線l1上任意一點,它關于直線l的對稱點為N(x,y),
則線段MN的中點坐標為,直線MN的斜率為.
由題意,得
解得因為M(x0,y0)在直線l1上,
所以2x0+y0-4=0,即2(y-2)+(x+2)-4=0,
所以直線l2的方程為x+2y-6=0.
[答案] x+2y-6=0
[方法技巧]
求直線l1關于直線l對稱的直線l2,有兩種處理方法:
(1)在直線l1上取兩點(一般取特殊點),利用求點關于直線的對稱點的方法求出這兩點關于直線l的對稱點,再用兩點式寫出直線l2的方程.
(2)設點P(x,y)是直線l2上任意一點,其關于直線l的對稱點為P1(x1,y1)(P1在直線l1上),根據(jù)點關于直線對稱建立方程組,用x,y表示出x1,y1,再代入直線l1的方程,即得直線l2的方程.
考法(四) 線關于點對稱
[例4] 已知直線l:2x-3y+1=0,點A(-1,-2),則直線l關于點A對稱的直線m的方程為________________.
[解析] 在直線l上取兩點B(1,1),C(10,7),B,C兩點關于點A的對稱點為B′(-3,-5),C′(-12,-11),
所以直線m的方程為=,
即2x-3y-9=0.
[答案] 2x-3y-9=0
[方法技巧]
直線關于點的對稱可轉化為點關于點的對稱問題來解決,也可考慮利用兩條對稱直線是相互平行的,并利用對稱中心到兩條直線的距離相等求解.
創(chuàng)新思維角度——融會貫通學妙法
活用直線系方程解決求直線問題
類型(一) 過直線交點的直線系方程
[例1] 已知兩條直線l1:x-2y+4=0和l2:x+y-2=0的交點為P,求過點P且與直線l3:3x-4y+5=0垂直的直線l的方程.
[解] 法一:解方程組得
故P點坐標為(0,2),因為直線l與3x-4y+5=0垂直,
所以直線l的方程為y-2=-x,
即4x+3y-6=0.
法二:設所求直線l的方程為:x-2y+4+λ(x+y-2)=0,即(1+λ)x+(λ-2)y+4-2λ=0,因為直線l與l3垂直,所以3(1+λ)-4(λ-2)=0,所以λ=11,所以直線l的方程為4x+3y-6=0.
[名師微點]
解決本例的方法一般有:一是通過聯(lián)立方程組求交點,再結合兩直線垂直這一條件,求直線l的方程;二是利用過兩直線交點的直線系方程求解,即過兩條已知直線l1:A1x+B1y+C1=0和l2:A2x+B2y+C2=0的交點的直線系方程是A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(λ∈R,但不包括l2),恰當使用直線系方程可簡化運算.
類型(二) 平行直線系方程
[例2] 過點A(1,-4)且與直線2x+3y+5=0平行的直線方程為________________.
[解析] 設所求直線方程為2x+3y+c=0(c≠5),由題意知,2×1+3×(-4)+c=0,所以c=10,故所求直線方程為2x+3y+10=0.
[答案] 2x+3y+10=0
[名師微點]
當所求直線與已知直線Ax+By+C=0平行時,可設所求直線為Ax+By+λ=0(λ為參數(shù),且λ≠C),再結合其他條件求出λ,即得所求直線方程.
類型(三) 垂直直線系方程
[例3] 經(jīng)過A(2,1),且與直線2x+y-10=0垂直的直線l的方程為________________.
[解析] 因為所求直線與直線2x+y-10=0垂直,所以設該直線方程為x-2y+c=0,又直線過點A(2,1),
所以有2-2×1+c=0,解得c=0,
即所求直線方程為x-2y=0.
[答案] x-2y=0
[名師微點]
當所求直線與已知直線Ax+By+C=0垂直時,可設所求直線為Bx-Ay+λ=0(λ為參數(shù)),再結合其他條件求出λ,即得所求直線方程.
類型(四) 直線系方程的應用
[例4] 求過直線2x+7y-4=0與7x-21y-1=0的交點,且和A(-3,1),B(5,7)等距離的直線方程.
[解] 設所求直線方程為2x+7y-4+λ(7x-21y-1)=0,
即(2+7λ)x+(7-21λ)y+(-4-λ)=0,
由點A(-3,1),B(5,7)到所求直線等距離,可得
=,
整理可得|43λ+3|=|113λ-55|,
解得λ=或λ=,
所以所求的直線方程為21x-28y-13=0或x=1.
一、基礎練——練手感熟練度
1.若直線ax+2y+1=0與直線x+y-2=0互相垂直,那么a的值等于( )
A.1 B.-
C.- D.-2
解析:選D 由a×1+2×1=0得a=-2.故選D.
2.設a∈R,則“a=1”是“直線l1:ax+2y-1=0與直線l2:x+(a+1)y+4=0平行”的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
解析:選A 若兩直線平行,則a(a+1)=2,即a2+a-2=0,∴a=1或-2,故a=1是兩直線平行的充分不必要條件.
3.已知A(4,-3)關于直線l的對稱點為B(-2,5),則直線l的方程是( )
A.3x+4y-7=0 B.3x-4y+1=0
C.4x+3y-7=0 D.3x+4y-1=0
解析:選B 由題意得AB的中點C為(1,1),又A,B兩點連線的斜率為kAB==-,所以直線l的斜率為,因此直線l的方程為y-1=(x-1),即3x-4y+1=0.故選B.
4.直線3x-4y+5=0關于x軸對稱的直線的方程是( )
A.3x+4y+5=0 B.3x+4y-5=0
C.-3x+4y-5=0 D.-3x+4y+5=0
解析:選A 在所求直線上任取一點P(x,y),則點P關于x軸的對稱點P′(x,-y)在已知的直線3x-4y+5=0上,所以3x-4(-y)+5=0,即3x+4y+5=0,故選A.
5.已知點P(4,a)到直線4x-3y-1=0的距離不大于3,則a的取值范圍是( )
A.[-10,10] B.[-10,5]
C.[-5,5] D.[0,10]
解析:選D 由題意得,點P到直線的距離為
=.
又≤3,即|15-3a|≤15,
解得0≤a≤10,所以a的取值范圍是[0,10].
6.經(jīng)過直線3x-2y+1=0和直線x+3y+4=0的交點,且平行于直線x-y+4=0的直線方程為__________.
解析:過兩直線交點的直線方程可設為3x-2y+1+λ(x+3y+4)=0,即(3+λ)x+(3λ-2)y+4λ+1=0,它與直線x-y+4=0平行,所以3+λ+3λ-2=0,λ=-,
故所求直線為x-y=0.
答案:x-y=0
二、綜合練——練思維敏銳度
1.直線2x+y+m=0和x+2y+n=0的位置關系是( )
A.平行 B.垂直
C.相交但不垂直 D.不能確定
解析:選C 直線2x+y+m=0的斜率k1=-2,直線x+2y+n=0的斜率k2=-,則k1≠k2,且k1k2≠-1.故選C.
2.三條直線l1:x-y=0,l2:x+y-2=0,l3:5x-ky-15=0構成一個三角形,則k的取值范圍是( )
A.k∈R
B.k∈R且k≠±1,k≠0
C.k∈R且k≠±5,k≠-10
D.k∈R且k≠±5,k≠1
解析:選C 由l1∥l3得k=5;由l2∥l3得k=-5;由x-y=0與x+y-2=0得x=1,y=1,若(1,1)在l3上,則k=-10.故若l1,l2,l3能構成一個三角形,則k≠±5且k≠-10.故選C.
3.(多選)已知直線l1:2x+3y-1=0和l2:4x+6y-9=0,若直線l到直線l1的距離與到直線l2的距離之比為1∶2,則直線l的方程為( )
A.2x+3y-8=0 B.4x+6y+5=0
C.6x+9y-10=0 D.12x+18y-13=0
解析:選BD 設直線l:4x+6y+m=0,m≠-2且m≠-9,
直線l到直線l1和l2的距離分別為d1,d2,由題知:d1=,d2=.因為=,所以=,即2|m+2|=|m+9|,解得m=5或m=-,即直線l為4x+6y+5=0或12x+18y-13=0.
4.若直線l1:x+3y+m=0(m>0)與直線l2:2x+6y-3=0的距離為,則m=( )
A.7 B.
C.14 D.17
解析:選B 直線l1:x+3y+m=0(m>0),
即2x+6y+2m=0,
因為它與直線l2:2x+6y-3=0的距離為,
所以=,求得m=.
5.直線ax+y+3a-1=0恒過定點M,則直線2x+3y-6=0關于M點對稱的直線方程為( )
A.2x+3y-12=0 B.2x-3y-12=0
C.2x-3y+12=0 D.2x+3y+12=0
解析:選D 由ax+y+3a-1=0,可得a(x+3)+(y-1)=0,令可得x=-3,y=1,所以M(-3,1),M不在直線2x+3y-6=0上,設直線2x+3y-6=0關于M點對稱的直線方程為2x+3y+c=0(c≠-6),則=,解得c=12或c=-6(舍去),所以所求方程為2x+3y+12=0,故選D.
6.兩條平行線l1,l2分別過點P(-1,2),Q(2,-3),它們分別繞P,Q旋轉,但始終保持平行,則l1,l2之間距離的取值范圍是( )
A.(5,+∞) B.(0,5]
C.(,+∞) D.(0, ]
解析:選D 當PQ與平行線l1,l2垂直時,|PQ|為平行線l1,l2間的距離的最大值,為=,∴l(xiāng)1,l2之間距離的取值范圍是(0, ].
7.將一張坐標紙折疊一次,使得點(0,2)與點(4,0)重合,點(7,3)與點(m,n)重合,則m+n等于( )
A. B.
C. D.
解析:選A 由題意可知,紙的折痕應是點(0,2)與點(4,0)連線的中垂線,即直線y=2x-3,它也是點(7,3)與點(m,n)連線的中垂線,
于是解得故m+n=.
8.已知直線y=2x是△ABC中∠C的平分線所在的直線,若點A,B的坐標分別是 (-4,2),(3,1),則點C的坐標為( )
A.(-2,4) B.(-2,-4)
C.(2,4) D.(2,-4)
解析:選C 設A(-4,2)關于直線y=2x的對稱點為A′(x,y).
則解得即A′(4,-2),
∴直線A′C即BC所在直線的方程為
y-1=(x-3),即3x+y-10=0.
又知點C在直線y=2x上,
聯(lián)立解得則C(2,4),故選C.
9.在等腰直角三角形ABC中,|AB|=|AC|=4,點P是邊AB上異于A,B的一點.光線從點P出發(fā),經(jīng)BC,CA反射后又回到點P(如圖).若光線QR經(jīng)過△ABC的重心,則AP的長度為( )
A.2 B.1
C. D.
解析:選D 以AB所在直線為x軸,AC所在直線為y軸建立如圖所示的平面直角坐標系,由題意可知B(4,0),C(0,4),A(0,0),則直線BC的方程為x+y-4=0,設P(t,0)(0
這是一份新高考數(shù)學一輪復習講練教案8.5 雙曲線(含解析),共25頁。
這是一份新高考數(shù)學一輪復習講練教案8.4 橢圓(含解析),共24頁。
這是一份新高考數(shù)學一輪復習講練教案6.4 數(shù)列求和(含解析),共14頁。
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